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LEY DE OHM
Physics Labs with Computers. PASCO. Actividad Práctica 48.
Teacher’s Guide Volumen 2. Pág. 119. Student Workbook Volumen 2. Pág. 35
EQUIPOS REQUERIDOS:
Tablero Electrónico AC/DC
Resistencia de 10 ohmios
Alambre conductor de 10 pulgadas
Bombillo de 3 voltios
Cables de red
OBJETIVOS:
Al finalizar la práctica, el estudiante debe estar en la capacidad de:
* Utilizar la salida de la interface para suministrar voltaje a un circuito eléctrico.
* Medir y graficar el voltaje de salida y la corriente a través de un resistor ohmnico, utilizando el
Programa de Data Studio.
* Medir y graficar el voltaje de salida y la corriente a través de un resistor no ohmnico, utilizando
el Programa de Data Studio.
TEORÍA
Ohm descubrió que cuando el voltaje (diferencia de potencial) a través de una resistencia cambia, la
corriente que circula por la resistencia también varía. El expresó eso como:
I=V/R
donde I es la intensidad de la corriente, V es el voltaje (diferencia de potencial), y R es la resistencia.
La corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia. En
otras palabras, cuando el voltaje aumenta, también lo hace la corriente. La constante de
proporcionalidad es el valor de la resistencia. Dado que la corriente es inversamente proporcional a
la resistencia, a medida que la resistencia aumenta, la corriente disminuye.
Un resistor es “óhmnico” si al incrementarse el voltaje la resistencia se incrementa, un gráfico de
voltaje versus corriente muestra una línea recta (indicando una resistencia constante). La pendiente
de la línea es el valor de la resistencia. Un resistor es “no óhmnico” si el gráfico de voltaje versus
corriente no es una línea recta. Por ejemplo, si la resistencia cambia a medida que el voltaje varía, el
gráfico de voltaje versus corriente debería ser una curva con cambio de pendiente.
Para ciertos resistores, el valor de su resistencia no cambia sensiblemente. Sin embargo, para un
bombillo, la resistencia de los filamentos cambiará cuando se calienta y cuando se enfría. A altas
frecuencias de Corriente Alterna, el filamento no tiene tiempo de enfriarse, por lo que se mantiene
en un valor casi constante de temperatura y la resistencia se mantiene relativamente constante. A
bajas frecuencias de Corriente Alterna (por ejemplo, menos de 1 Hertz), el filamento tiene tiempo
Ley de Ohm
para cambiar su temperatura. En consecuencia, la resistencia del filamento cambia drásticamente y
la variación de la corriente a través del filamento es interesante observarla.
En la primera parte de esta actividad, se investigará la relación entre la corriente y el voltaje en un
resistor de diez ohmnios (Ω) de resistencia. En la segunda parte, se investigará la relación entre la
corriente y el voltaje en el filamento de un bombillo pequeño.
PARTE IA: CONFIGURACIÓN DEL COMPUTADOR (RESISTOR DE 10 OHMS).
1. Conecte la interface del ScienceWorkshop al computador,
encienda la interface y encienda el computador.
2. Conecte los cables de red tipo banana en los puertos de salida de
la interface.
3. En la pantalla principal, haga un click en Data Studio para abrir
el archivo, a continuación aparecen cuatro opciones, escoja “Crear
Experimento” y realice un doble click.
Puede visualizarse en la pantalla del computador una fotografía del
Scienceworkshop. Haga un click en la salida de la interface y
automáticamente aparecerá la pantalla del Generador de Señal.
Salida de la interface
Ley de Ohm
GENERADOR
DE
SEÑAL
En el Generador de Señal, deben realizarse diversos ajustes: Seleccionar una onda de tipo triangular,
Amplitud pico de la onda en 3,000 Voltios; Frecuencia de 60,000 Hertz y una Frecuencia de
muestreo de 5000 Hertz. Realizar un click en mediciones y frecuencia, activar los íconos de “Medir
voltaje de salida” y “Medir corriente de salida”.
PARTE IIA: CONFIGURACIÓN DEL EQUIPO – PARA EL RESISTOR DE 10 OHMS.
• No es necesario calibrar el sensor, ya que en esta actividad, la interface es el sensor.
1. Coloque un resistor
de 10 ohms en el par de
resortes mas cercanos a
las tomas en forma de
banana, en la esquina
derecha e inferior del
Tablero
Electrónico
AC/DC.
2. Conecte los cables de
red tipo banana que
salen de los puertos de
la interface en las tomas
en forma de banana del
Tablero
Electrónico
AC/DC.
Ley de Ohm
PARTE IIIA: TOMA DE DATOS – RESISTOR DE 10 OHMS.
1. En la parte inferior e izquierda de la pantalla, haga un click en “Gráfico”, el programa le permite
escoger el tipo de gráfico que usted desea visualizar. Para este caso, escoja el gráfico de Voltaje de
Salida y aparecerá Voltaje (V) versus tiempo (T). Como el objetivo es medir Voltaje versus
Intensidad de Corriente; haga un click en la parte superior de la pantalla, donde dice “Corriente de
Salida” y arrastre con el mouse hasta el eje horizontal de su gráfico.
Corriente de Salida
Gráfico
De esta manera, el gráfico anterior será sustituido por un gráfico de Voltaje de Salida versus
Corriente de Salida.
2. Inicie el registro de datos dándole un click al botón de “Inicio” que está en la parte superior de la
pantalla. Observar el rastro de tensión vs corriente que se forma durante unos segundos y luego
detenga la medición de datos; haciendo un click en el botón “Detener” (que está en el mismo lugar
donde antes decía Inicio).
Para observar mejor el gráfico, seleccione el ícono “Optimizar Escala” (en la parte superior del
gráfico) y automáticamente el programa adecúa los ejes a los datos del experimento.
3. Determine la resistencia del resistor.
En el gráfico de Voltaje vs. Corriente, utilice el cursor para hacer click y dibujar un rectángulo en
torno a una región que sea relativamente recta.
Haga un click en el ícono “Ajustar” (en la parte superior del gráfico) y seleccione ajuste lineal, el
programa muestra la recta de ajuste, cuya pendiente representa el valor de la Resistencia del resistor.
Resistencia (resistor de 10 Ω) = __________ voltios/amperios
Optimizar escala
Herramienta de Ajuste
Ley de Ohm
PARTE IB: CONFIGURACIÓN DEL COMPUTADOR. (BOMBILLO).
Cambie la amplitud y la frecuencia de la onda de salida de CA. Haga click en la ventana del
generador de señales para que se active.
Realice los siguientes ajustes: Coloque una Amplitud pico de la onda en 2,500 Voltios y una
Frecuencia de 10,000 Hertz. Se continúa trabajando con una onda triangular y con una Frecuencia
de muestreo de 5000 Hertz. Verifique que estén activos los íconos de “Medir voltaje de salida” y
“Medir corriente de salida”.
PARTE IIB. CONFIGURACIÓN DEL TABLERO PARA EL BOMBILLO.
1. Retire la resistencia anterior de los resortes del Tablero Electrónico AC/DC.
2. Utilice dos de los alambres de 10" y conéctelos entre las tomas en forma de banana del Tablero
Electrónico AC/DC y el componente por encima y por debajo de los resortes de 3 Voltios, como se
muestra en la figura.
Ley de Ohm
PARTE IIIB: TOMA DE DATOS. FILAMENTO DEL BOMBILLO.
La toma de datos se realizará de la misma manera como se hizo para la resistencia de 10 ohms.
Recuerde dar un click en gráfico y hacer el arrastre para obtener en pantalla el gráfico de Voltaje de
Salida versus Corriente de Salida.
Realizar un click en Inicio para comenzar el registro de datos. Observe en pantalla el gráfico de
voltaje versus corriente del filamento del bombillo. Espere unos segundos y luego detenga la
medición de datos. Observe que a medida que se grafica la figura, el bombillo prende y apaga en
diversos instantes de tiempo. Ajuste la escala si es necesario.
En pantalla, debe aparecer una figura como la que se muestra a continuación:
Seleccione un tramo de la curva con un recuadro, luego haga un click con el botón derecho del
mouse para obtener las coordenadas en varios puntos de la gráfica. Divida el voltaje entre la
corriente en cada punto.
POST-LABORATORIO
¿Cómo es la relación entre la corriente y el voltaje en una resistencia simple?
¿Cómo es la relación entre la corriente y el voltaje en el filamento de un bombillo
incandescente?
Preguntas:
1. Compare la pendiente del gráfico de voltaje versus corriente con el valor de resistencia del
resistor utilizado.
2. El resistor que usted utilizó, ¿tiene un valor de resistencia constante?
3. ¿El filamento del bombillo tiene un valor de resistencia constante? (relación constante de voltaje
y corriente). Explique.
4. La pendiente de la grafica de la bombilla no es simétrica. ¿Por qué la gráfica cuando el filamento
se está calentando es diferente a la gráfica cuando se está enfriando?.